纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放,加剧水体富营养化,是我国西南地区深水湖泊（水库）面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量,是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性,因此治理效果有限.近年来,纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点,为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底,负载纳米气泡,研发纳米气泡改性矿物颗粒技术,开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究,运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明,纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中,改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上,增氧后的界面最大溶解氧（DO）浓度达4.40 mg/L,而改性硅藻土不具有增氧能力.其次,矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响：粒度越细,界面的最大增氧浓度越高,且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.     

筑坝拦截对黑河河道沉积物粒度空间分布的影响

河流沉积物对流域环境变化具有敏感响应,其粒度参数能反映沉积环境中物质来源和水动力环境.本文以黑河流域上中游为研究区域,探究河流沉积物粒度对流域环境变化的响应.从黑河上中游干流22个主要控制断面采集河床沉积物样品,采用筛分法和吸管法对沉积物样品粒度参数进行测定,并分析其空间分布规律对筑坝拦截为主的环境改变响应.研究结果表明：受梯级水库建设影响,黑河上中游泥沙粒径大小差异显著.干流库区泥沙粒径较自然河段明显减小,分选很好,呈正偏或极正偏尖锐分布,而且在库区不同沉积高度上表现出分层沉积特征;坝下游河段因遭受强烈冲刷,较自然河段泥沙粒径粗化显著,分选变差,偏态趋向极正偏,峰态尖锐化;水库回水区受水库壅水及下泄清水的双重制约,泥沙粒度参数介于自然河段和坝下游河段之间,整体分选中等,呈极正偏尖锐分布;沉积环境分析表明,上游支流河段沉积物粒度特征受泥沙供给和物源特征的影响较水动力条件显著,干流河段沉积物粒度特征主要受水动力条件控制.研究结果既符合河流上中游沉积物粒度分布规律,也反映了河流环境变化对沉积物粒度组成的影响.     

表层喀斯特带溶蚀岩体单轴压缩力学特性模拟研究

研究表层喀斯特带溶蚀岩体的力学特性,有助于岩溶区边坡稳定性分析。本文以表层岩溶带溶蚀特征为依据,设定溶蚀率和溶蚀均匀系数作为溶蚀特征参数。基于元胞自动机算法思路,在颗粒离散元软件中构建不同溶蚀特征的岩体模型。对溶蚀岩体进行单轴压缩数值试验,检测岩体加载过程中声发射事件。试验结果表明：溶蚀岩体加载过程可分为：（1）压密阶段;（2）弹性变形阶段;（3）稳定破裂发展阶段;（4）不稳定破裂发展阶段;（5）峰后缓慢软化阶段;（6）峰后快速软化阶段。随溶蚀率增加,岩体弹性变形阶段曲线缩短,岩体抗压强度降低;岩体由脆性破坏逐渐转为延性破坏;同时,溶蚀率增加,岩体抗压强度下降速率由最初快速降低转为缓慢降低,最终收敛。溶蚀均匀系数增加,不稳定破裂阶段曲线增长,岩体由局部破坏转为整体性破坏。研究发现溶蚀岩体单轴抗压强度与溶蚀特征参数呈负指数关系,该关系式可用作溶蚀岩体强度取值,实际工程中应增加溶蚀均匀系数对岩体质量的影响。溶蚀岩体裂纹扩展机理有助于边坡失稳机理研究。     

南极阿德雷岛湖泊沉积210Pb、137Cs定年及其环境意义

测试了南极阿德雷岛两个湖泊 (Y2和G)沉积物的2 10 Pb和137Cs比度 .根据2 10 Pb和137Cs比度垂向变化特征 ,采用CRS模式对G湖进行了定年 ,年龄跨度大约为 134± 43年 ,并据此计算了G湖的沉积速率 .近大约 10 0年来G湖呈增长变化的沉积速率以及沉积物2 10 Pb ,137Cs蓄积量和沉降通量远大于大气直接沉降 ,可能是温度升高引起该地区大量冰雪 (盖 )融水携带补充的结果 .     

太湖流域西氿湖沉积岩芯中重金属污染及潜在生态风险

通过对太湖流域西沈湖沉积物岩芯XJ2中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属元素总量的分析,结合测年结果,揭示了不同时间段重金属污染物的分布特征,并利用Hakansen潜在生态风险评价法对沉积物岩芯的污染状况及潜在生态风险的历史变化进行了研究.结果表明岩芯受Cd元素污染最重,其它4种元素较Cd则轻得多,因此Cd元素是影响该地区沉积物潜在生态风险的绝对主导因素.从20世纪初叶开始,沉积物中的重金属元素污染及其相应的潜在生态风险开始上升,并且上升幅度不断加剧,到20世纪90年代达到最大值,沉积物污染及潜在生态风险级别均为"很高",随后便开始迅速下降,然而直到2004年这两个参数仍然维持在"很高"级别.     

多波束表层声速装置极地环境下应用案例分析

表层声速装置为多波束测量系统提供表层声速数据,其数据的准确性直接关系到相关地形测量数据的精度。"雪龙"号搭载了国内首套破冰型多波束测量系统,在最初设计时表层声速装置采用竖井式结构,声速计安装在竖井底部,在极地冰区应用时由于船舶破冰过程中会产生很多碎冰进入井道内,竖井内会发生冰堵,并导致表层声速数据出现误差,严重影响表层声速数据的获取。为了解决竖井式结构存在的问题,后续对"雪龙"号表层声速装置进行了优化设计,采用泵式结构,将多波束换能器平面海水抽入到泵腔内,过滤掉海水内的碎冰,新的表层声速获取装置经过中国第9次北极科学考察的现场使用,有效解决了表层声速井道冰堵及声速数据误差的现象。     

基于WOA-LSSVM的海底沉积物物性参数建模

电阻率测量是海底沉积物工程地质勘察的主要原位观测方法之一,作为一种间接测量方法,需要建立沉积物物性参数与沉积物电阻率的回归模型。为提高建模精度,本文提出了一种基于鲸鱼算法优化的最小二乘支持向量机(Whale Optimization Algorithm-Least Squares Support Vector Machine,WOA-LSSVM)的海底沉积物物性参数与电阻率回归建模方法。该方法建立了海底沉积物电阻率与沉积物4种基本物性参数(含水率、密度、孔隙比、塑性指数)的单输入、单输出最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)回归模型,利用WOA算法对LSSVM参数进行寻优取值。对比研究了WOA算法、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化的LSSVM建模结果,结果表明,基于WOA-LSSVM建立的海底沉积物物性参数与电阻率的回归模型具有更好的预测效果,均方根误差降低1.1%～14.9%,平均绝对百分比误差降低0.4%～19.9%。     

海洋沉积物中铜含量测量不确定度评定 ——电热板加热消解法与微波消解法的比对

电热板加热消解法和微波消解法是目前海洋沉积物样品消解的常用方法。为了比较这两种处理方法对检测结果准确性的影响程度,文章依据《测量不确定度的评定与表示》技术规定中的相关要求对海洋沉积物中铜含量测定过程中采取的两种消解方法进行了不确定度评定与对比,建立了模型,并对各不确定度分量进行分析和量化,计算出两种消解方法测量沉积物中铜含量的相对合成不确定度分别为0.06721和0.04033,扩展不确定度分别为4.0mg/kg和2.4mg/kg。通过比较两种消解方法对测定结果不确定度的贡献,发现微波消解法明显优于电热板加热法。     

莱州湾沉积物粒度与重金属分布特征

作者依据2019年8月份莱州湾海洋沉积物调查资料,分析了该海域表层沉积物粒径组成、重金属时空分布特征并评价了其生态风险。结果显示,莱州湾沉积物分为砂质粉砂、粉砂、粉砂质砂和砂4种类型,以砂质粉砂为主,其次为粉砂与粉砂质砂,再次为砂,中值粒径平均58.956μm;表层沉积物中Cr、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Hg和TOC平均含量分别为57.6、52.6、18.7、15.3、9.14、0.130、0.0234 mg/kg和0.222%;由于河流排海物质和莱州湾内潮流运动,导致Cu、Pb、Zn、As、Cr和Cd基本呈现中部海域含量较高,西部海域高于东部海域的特征,东南部海域Cd、Hg与矿产资源的开发相关;14.3%的站位综合潜在生态风险属于中生态风险,Cd对综合潜在生态风险指数的贡献率最高,为主要潜在生态风险因子;研究区域中重金属Cu、Zn含量的分布与沉积物粒径和有机碳的含量密切相关。     

岱海地区近400年来的"尘暴"事件——来自岱海沉积物粒度的证据

根据高分辨率的岱海沉积物粒度分布的中值粒径和粗颗粒含量,结合区域降水、历史记载资料,重建了内蒙古岱海地区近４００年来发生的尘暴事件。结果表明,尘暴事件是受冬、夏季风的相对强弱制约的,大量尘暴事件频发于小冰期干冷的气候条件下,表现为中值粒径大,粗颗粒含量高,在转暖的现代气候下,尘暴事件很少,中值粒径也随之降低,但是近十几年尘暴事件又呈上升趋势,部分可能与人类活动造成的土地荒漠化有关。